ISO14xx：5kVRMS隔離式RS - 485/RS - 422收發(fā)器的卓越之選

在工業(yè)通信領(lǐng)域，可靠和高效的信號傳輸是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。而ISO14xx系列作為5kVRMS隔離式RS - 485/RS - 422收發(fā)器，以其卓越的性能和豐富的特性，成為眾多電子工程師的理想選擇。接下來，我們就深入剖析這款產(chǎn)品。

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特性亮點(diǎn)：鑄就卓越性能

標(biāo)準(zhǔn)兼容性強(qiáng)

ISO14xx符合TIA/EIA - 485 - A標(biāo)準(zhǔn)，并且在5V總線側(cè)電源下滿足PROFIBUS應(yīng)用要求，這使得它能夠無縫融入各種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，為工程師們提供了極大的便利。

強(qiáng)大的總線保護(hù)

總線I/O保護(hù)功能是該系列產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)。它能夠承受±30kV HBM、±16kV IEC 61000 - 4 - 2接觸放電以及±4kV IEC 61000 - 4 - 4電氣快速瞬變，有效抵御各種靜電和瞬態(tài)干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

低EMI與高速率

在不同的數(shù)據(jù)速率下，如500kbps、12Mbps和50Mbps，ISO14xx都能保持低EMI特性，同時支持1.71V至5.5V邏輯側(cè)電源 (V{CC1}) 和3V至5.5V總線側(cè)電源 (V{CC2}) ，為多樣化的電源配置提供了可能。

失效防護(hù)設(shè)計

接收器在總線開路、短路和空閑時具有失效防護(hù)功能，避免了因總線異常狀態(tài)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不確定性。此外，1/8單位負(fù)載的設(shè)計允許多達(dá)256個總線節(jié)點(diǎn)，大大拓展了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

高共模瞬態(tài)抗擾度

高達(dá)100kV/μs（典型值）的高共模瞬態(tài)抗擾度，使得該系列產(chǎn)品能夠在復(fù)雜的工業(yè)電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，有效避免共模干擾對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

寬溫度范圍與安全認(rèn)證

工作溫度范圍為 - 40°C至125°C，適用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。同時，它還具備多種安全相關(guān)認(rèn)證，如符合DIN VDE V 0884 - 11:2017 - 01標(biāo)準(zhǔn)、UL 1577標(biāo)準(zhǔn)以及IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 60601 - 1和IEC 61010 - 1認(rèn)證等，為產(chǎn)品的安全性和可靠性提供了堅實保障。

應(yīng)用廣泛：滿足多樣需求

ISO14xx的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、光伏逆變器、工廠自動化與控制、電機(jī)驅(qū)動器以及HVAC系統(tǒng)和樓宇自動化等多個領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，它能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，為系統(tǒng)的智能化和自動化提供有力支持。

規(guī)格細(xì)節(jié)：精準(zhǔn)把控性能

絕對最大額定值

在電源電壓、邏輯電壓電平、輸出電流、總線引腳電壓、結(jié)溫以及貯存溫度等方面，產(chǎn)品都有明確的絕對最大額定值限制。例如， (V{CC1}) 和 (V{CC2}) 的電源電壓范圍為 - 0.5V至6V，在設(shè)計和使用過程中，我們必須嚴(yán)格遵守這些額定值，以確保產(chǎn)品的安全運(yùn)行。

ESD等級

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和引腳情況，產(chǎn)品的ESD等級也有所不同。如接觸放電符合IEC61000 - 4 - 2標(biāo)準(zhǔn)時，引腳總線端子和GND2的 (V_{(ESD)}) 為 + 16000V等。了解這些ESD等級，有助于我們在設(shè)計中采取相應(yīng)的防護(hù)措施，提高產(chǎn)品的抗靜電能力。

建議運(yùn)行條件

在建議運(yùn)行條件方面，對電源電壓、共模電壓、輸入電壓、輸出電流、負(fù)載電阻、信令速率以及工作環(huán)境溫度等都有詳細(xì)的要求。例如， (V_{CC1}) 在不同工作電壓下有不同的范圍，信令速率根據(jù)不同型號也有所差異。嚴(yán)格按照這些建議條件運(yùn)行，能夠充分發(fā)揮產(chǎn)品的性能。

熱性能信息

熱性能信息包括結(jié)至環(huán)境熱阻、結(jié)至外殼熱阻、結(jié)至電路板熱阻等參數(shù)。這些參數(shù)對于評估產(chǎn)品在不同散熱條件下的工作狀態(tài)至關(guān)重要，我們可以根據(jù)這些信息合理設(shè)計散熱方案，確保產(chǎn)品在高溫環(huán)境下也能正常工作。

功率等級

不同型號的ISO14xx在最大功耗方面有所不同，包括兩側(cè)最大功耗、1側(cè)最大功耗和2側(cè)最大功耗。了解這些功率等級，有助于我們合理選擇電源供應(yīng)，避免因功率不足或過熱導(dǎo)致的產(chǎn)品故障。

絕緣規(guī)格

絕緣規(guī)格是該系列產(chǎn)品的重要特性之一，包括外部間隙、外部爬電距離、絕緣穿透距離、相對漏電起痕指數(shù)等參數(shù)。同時，還規(guī)定了最大重復(fù)峰值隔離電壓、最大工作隔離電壓、最大瞬態(tài)隔離電壓、最大浪涌隔離電壓等。這些絕緣規(guī)格確保了產(chǎn)品在電氣隔離方面的可靠性，有效防止信號干擾和電氣安全事故。

安全相關(guān)認(rèn)證

多種安全相關(guān)認(rèn)證為產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性提供了有力證明。這些認(rèn)證不僅表明產(chǎn)品符合國際標(biāo)準(zhǔn)，也為工程師們在設(shè)計和使用過程中提供了更多的信心和保障。

電氣特性

驅(qū)動器和接收器的電氣特性詳細(xì)描述了產(chǎn)品在不同條件下的性能表現(xiàn)，如驅(qū)動器差分輸出電壓幅度、共模輸出電壓、短路輸出電流、輸入電流以及接收器的總線輸入電流、正向輸入閾值電壓、負(fù)向輸入閾值電壓等。了解這些電氣特性，有助于我們在實際應(yīng)用中正確設(shè)置參數(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

電源電流特性

電源電流特性包括1側(cè)（ (I{CC1}) ）和2側(cè)（ (I{CC2}) ）在不同工作模式下的電源電流情況。通過了解這些特性，我們可以合理規(guī)劃電源功耗，提高系統(tǒng)的能源效率。

開關(guān)特性

驅(qū)動器和接收器的開關(guān)特性描述了產(chǎn)品在信號切換過程中的性能表現(xiàn)，如差分輸出上升時間和下降時間、傳播延遲、脈寬失真、禁用時間和啟用時間等。這些特性對于高速數(shù)據(jù)傳輸尤為重要，能夠確保信號的快速和準(zhǔn)確切換。

詳細(xì)設(shè)計與應(yīng)用實施：確保系統(tǒng)穩(wěn)定

功能概述

ISO14xx器件采用16引腳寬體SOIC封裝，內(nèi)部集成了3通道數(shù)字隔離器和RS - 485收發(fā)器?；诙趸璧?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電容/" target="_blank">電容隔離柵支持5kV RMS的隔離耐受電壓和1500V PK的隔離工作電壓，有效破壞通信節(jié)點(diǎn)之間的接地環(huán)路，實現(xiàn)了在存在較大接地電勢差情況下的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

特性說明

電磁兼容性（EMC）

在惡劣工業(yè)環(huán)境中，電磁干擾是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。ISO14xx器件包含專用電路，能夠根據(jù)IEC61000 - 4 - 2標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)收發(fā)器免受±16kV ESD影響，根據(jù)IEC 61000 - 4 - 4標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)收發(fā)器免受±4kV EFT的影響。通過精心的系統(tǒng)設(shè)計，能夠滿足±4kV EFT標(biāo)準(zhǔn)A，確保在存在瞬態(tài)噪聲的情況下實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信，且數(shù)據(jù)丟失極少甚至無數(shù)據(jù)丟失。

失效防護(hù)接收器

當(dāng)總線出現(xiàn)開路、短路或空閑等無效狀態(tài)時，ISO14xx的差分接收器具有失效防護(hù)保護(hù)功能。內(nèi)部失效防護(hù)偏置功能無需傳統(tǒng)隔離式RS - 485收發(fā)器通常需要的兩個外部電阻器，簡化了電路設(shè)計。

熱關(guān)斷

產(chǎn)品具備熱關(guān)斷電路，當(dāng)芯片溫度達(dá)到170℃（典型值）時，會監(jiān)測芯片溫度升高并禁用器件，當(dāng)結(jié)溫降至165℃（典型值）時，器件重新啟用。這一功能有效防止了因驅(qū)動器輸出短路或總線爭用等情況導(dǎo)致的過熱損壞。

上電和斷電無干擾

在新節(jié)點(diǎn)加入或退出網(wǎng)絡(luò)時，ISO14xx能夠確?？偩€上已存在的通信不受干擾。在電源斜升速率從100μs提高至10ms的禁用狀態(tài)下，上電或斷電時不會導(dǎo)致總線上發(fā)生任何錯誤的數(shù)據(jù)切換。

器件功能模式

驅(qū)動器和接收器具有明確的功能模式，通過控制驅(qū)動器使能引腳DE和接收器使能引腳RE，可以實現(xiàn)不同的輸出狀態(tài)。例如，當(dāng)DE為高電平時，驅(qū)動器輸出跟隨數(shù)據(jù)輸入的邏輯狀態(tài)；當(dāng)RE為低電平時，接收器被啟用。

應(yīng)用設(shè)計

ISO14xx器件旨在實現(xiàn)多點(diǎn)RS - 485網(wǎng)絡(luò)上的雙向數(shù)據(jù)傳輸。在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，需要為每個RS - 485節(jié)點(diǎn)配備一個ISO14xx器件和一個隔離式電源。電纜兩端需用端接電阻 (R_{T}) 端接，以消除線路反射。在數(shù)據(jù)速率和總線長度方面，兩者呈反比關(guān)系，我們可以根據(jù)實際需求選擇合適的電纜和數(shù)據(jù)速率。同時，分支線應(yīng)盡可能短，其電氣長度或往返延遲應(yīng)小于驅(qū)動器上升時間的十分之一，以減少反射干擾。此外，ISO14xx器件具有1/8 UL阻抗收發(fā)器，最多可將256個節(jié)點(diǎn)連接到總線，為大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供了可能。

電源與布局建議：優(yōu)化設(shè)計方案

電源相關(guān)建議

為確保器件在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓條件下可靠運(yùn)行，建議在邏輯和收發(fā)器電源引腳（ (V{CC1}) 和 (V{CC2}) ）處放置0.1μF旁路電容器，并盡量靠近電源引腳。此外，在 (V_{CC2}) 上添加10μF大容量電容器可以在發(fā)送模式下的總線轉(zhuǎn)換期間提高收發(fā)器的性能。如果應(yīng)用中只有一個初級側(cè)電源，可以借助TI的SN6505B器件等變壓器驅(qū)動器為次級側(cè)生成隔離式電源。

布局指南

至少需要四層PCB才能實現(xiàn)低EMI設(shè)計，層堆疊順序為高速信號層、接地平面、電源平面和低頻信號層。在頂層布置高速走線可避免使用過孔及其引入的電感，在高速信號層旁邊放置實心接地平面可以為傳輸線互連建立受控阻抗，并為返回電流提供低電感路徑。在接地平面旁邊放置電源平面會額外產(chǎn)生大約100pF/in的高頻旁路電容。底層路由速度較慢的控制信號可實現(xiàn)更高的靈活性。對于運(yùn)行速度低于150 Mbps且跡線長度達(dá)10英寸的數(shù)字電路板，建議使用標(biāo)準(zhǔn)FR - 4 UL94V - 0印刷電路板。

器件與文檔支持：助力設(shè)計無憂

TI為ISO14xx系列產(chǎn)品提供了豐富的文檔支持，包括數(shù)字隔離器設(shè)計指南、隔離相關(guān)術(shù)語應(yīng)用手冊、隔離式RS - 485半雙工評估模塊用戶指南等。同時，還提供了相關(guān)鏈接，方便工程師們快速訪問技術(shù)文檔、支持和社區(qū)資源、工具和軟件以及進(jìn)行立即購買。此外，工程師們還可以通過導(dǎo)航至ti.com上的器件產(chǎn)品文件夾，點(diǎn)擊通知進(jìn)行注冊，接收文檔更新通知。TI E2E?中文支持論壇也是獲取快速解答和設(shè)計幫助的重要途徑。

ISO14xx系列5kVRMS隔離式RS - 485/RS - 422收發(fā)器以其卓越的性能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和完善的支持體系，為電子工程師們在工業(yè)通信設(shè)計中提供了一個可靠而強(qiáng)大的解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求，合理選擇型號，嚴(yán)格遵循規(guī)格要求，優(yōu)化電源和布局設(shè)計，以充分發(fā)揮產(chǎn)品的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效運(yùn)行。